Els dispositius mecànics s'utilitzen sovint en activitats humanes. La fiabilitat de les peces mòbils en qualsevol mecanisme està assegurada reduint la fricció i la deformació. Per a això s'utilitzen materials especials anomenats antifricció. La seva finalitat principal és reduir el coeficient de fricció, facilitant el lliscament de les superfícies mòbils dels mecanismes. Aquest article tractarà les propietats antifricció de diversos materials utilitzats per a aquests propòsits.
Tipus de fricció
La fricció es produeix quan es mouen cossos que estan en contacte entre ells. Hi ha dos tipus principals:
- Sec: les superfícies dels sòlids estan en contacte directe. S'observa en accionaments per corretja i fricció.
- Líquid - quan hi ha una capa d'oli de líquid entre les parts dels mecanismes i els cossos no es toquen. Es troba en coixinets d'empenta, coixinets.
I també distingirtipus intermedis de fricció: semisec i semilíquid.
Pel que fa al moviment dels cossos, s'observen els següents tipus de fricció:
- descans: es produeix quan la resta relativa dels cossos;
- slip - es manifesta amb el moviment relatiu dels mecanismes;
- rodament: fricció externa quan fan rodar els cossos.
Depenent del tipus de fricció, es selecciona un material amb certes propietats antifricció per a les superfícies dels cossos.
Tipus de materials utilitzats per reduir la fricció
Tots els materials antifricció que proporcionen un baix coeficient de fricció es divideixen en:
- Metal - s'utilitzen aliatges de tres metalls, que contenen coure (babbits). Dissenyat per funcionar en mode de fricció líquida.
- Pols - a base de ferro i coure amb l'addició de grafit i sulfurs. S'utilitza en coixinets llisos.
- Sinteritzat autolubricant: per a la fabricació s'utilitzen materials de diverses combinacions de ferro amb grafit, coure i bronze. S'utilitzen per a la producció de coixinets de fricció a baixes velocitats i en absència de càrregues de xoc. Les bones propietats antifricció permeten instal·lar-los en llocs on la lubricació és difícil.
- Amb components lubricants sòlids: com una capa fina a la superfície de les peces, s'apliquen partícules d'un lubricant sòlid que consisteix en clorurs, òxids metàl·lics, fluorurs i plàstics. Els productes funcionen a velocitats de lliscament més altes.
- No metàl·lic: fet deplàstics: termoplàstics i termoestables. S'utilitza per a coixinets d'hèlix, laminadors.
- Metal-polímer: consisteix en components heterogenis. Es divideixen en matrius, disperses i estratificades. S'utilitza per a la producció de coixinets, engranatges i pinyons.
- Minerals: utilitzeu naturals (àgata) i artificials (corindó). Fan petits coixinets resistents al desgast per a tacòmetres, rellotges i giroscopis.
Cada material troba la seva aplicació per produir peces segons les seves propietats antifricció.
Aliatges de baixa fricció
A partir d'aquests aliatges, es fabriquen coixinets de coixinets de fricció, de manera que han de tenir:
- Baix coeficient de fricció en comparació amb el material de l'eix, que sovint és acer endurit.
- Bona conductivitat tèrmica.
- Resistència a la corrosió.
- Duresa petita.
- Propietat que permet retenir el greix.
Per complir amb les propietats enumerades, l'estructura de l'aliatge ha d'incloure metalls amb propietats antifricció, que han augmentat la suavitat i la ductilitat de la base. I ja està intercalat amb partícules sòlides formades per compostos químics. En aquest cas, l'eix s'introdueix ràpidament al coixinet, hi apareixen petites ranures a partir de partícules sòlides, que s'omplen de greix i a través de les quals s'eliminen els productes de desgast. A base d'estany, plom, coure, cadmi, bismut,i les inclusions estan fetes d'antimoni i aliatges de coure.
Ús d'aliatges de bronze en unitats de fricció
El bronze és un aliatge de coure amb diversos metalls, que poden incloure estany, alumini, silici, plom, beril·li i molts altres additius. Segons el percentatge d'un o altre element inclòs en la seva composició, el bronze s'anomena estany, alumini, plom. Els bronzes s'utilitzen àmpliament en la fabricació de productes que s'utilitzen amb una major fricció. Els millors bronzes es consideren propietats antifricció, fets a base d'estany.
L'estany-fòsfor s'ha mostrat especialment bé, a partir dels quals es fabriquen els coixinets de coixinets, que funcionen amb una càrrega important i a gran velocitat. L'únic inconvenient és el seu alt cost, de manera que s'estan substituint per bronzes d'alumini i plom. Quan es treballa en un entorn agressiu, el bronze d'alumini s'utilitza sovint per a coixinets de coixinets. A més de la resistència a la fricció, tenen una bona resistència a la corrosió. El plom proporciona un baix coeficient de fricció. Aquests materials s'utilitzen per fabricar coixinets per a operacions d' alta pressió i alta velocitat.
Aliatges antifricció: composició i propietats
A la indústria, per a la fabricació de peces de fregament de mecanismes, s'utilitzen diversos aliatges amb un petit coeficient de fricció:
- El llautó és un aliatge els components principals del qual són el coure i el zinc. Pot incloure components en el formularialumini, estany, plom, manganès i altres elements. Pel que fa a la resistència i el baix coeficient de fricció, és inferior al bronze i s'utilitza en la fabricació de coixinets de fricció que funcionen a baixes velocitats.
- Els Babbit són aliatges complexos amb diferents composicions i propietats físiques, però que consisteixen en una base suau: estany o plom amb addicions dures d'aliatges de metalls alcalins, coure o antimoni. A causa de la base suau, els coixinets estan ben encaixats a l'eix i els additius durs augmenten la resistència al desgast. Les altes qualitats antifricció del babbitt, però de menor resistència que el bronze i el ferro colat, permeten utilitzar-los només per aplicar una capa fina a la superfície dels productes.
Propietats dels olis
Per tal de garantir la fiabilitat i l'eficiència del fregament de les peces, reduint la fricció de lliscament, s'utilitzen olis lubricants. Tots estan classificats per:
- origen;
- mètode de recepció;
- assignat.
Els olis lubricants fan les funcions següents:
- redueix la fricció entre les parts en contacte;
- redueix el desgast i evita rascades;
- proporciona la dissipació de la calor de les peces que es freguen;
- protegeix contra la corrosió.
Les propietats antifricció dels olis rau en la seva capacitat de reduir la quantitat d'energia per a la fricció. La viscositat és el principal indicador d'aquestes propietats i està determinada pel carboni i la composició fraccional. Per millorar la qualitat dels olis, diversosadditius antifricció per augmentar la potència, ampliar el funcionament de la unitat, reduir les càrregues. Milloren les propietats dels olis, augmentant el temps de substitució de la composició lubricant. Els additius antifricció contribueixen a la creació d'una capa protectora durant la interacció de les peces, anivellen les seves superfícies i suavitzen la fricció. En crear una pel·lícula greixosa i duradora, redueixen el desgast de les peces.
Propietats antifricció dels polímers epoxi
Els polímers epoxi són líquids viscosos que s'endureixen quan s'hi afegeixen diverses substàncies orgàniques. Tenen una gran resistència mecànica i s'utilitzen per unir formigó, metall, vidre i fusta. A causa d'aquestes propietats, s'utilitzen per a la producció de peces de polímer metàl·lic, produint casquilles, corrons, engranatges, coixinets i acoblaments.
Els farcits donen als productes de polímer epoxi unes característiques antifricció elevades. Les peces poden funcionar sense lubricació si s'utilitza la humectació d'aigua. Els recobriments són resistents a la intempèrie i als productes químics.
Materials antifricció no metàl·lics
Per als coixinets llisos, sovint s'utilitzen dos tipus de plàstics:
- Termoestables: inclou el textolita, que s'utilitza per fabricar coixinets per a laminadors, hèlixs i màquines hidràuliques. Les peces són resistents, lubricades amb aigua i refredades.
- Termoplàstic - Les poliamides són molt utilitzades: fluoroplàstic, niló, anid. Els beneficis són altspropietats antifricció dels materials, resistència a la corrosió i bona resistència al desgast sota càrregues elevades i velocitats de lliscament.
Per reduir la fricció entre les peces, s'introdueixen diversos farcits en forma de lubricants sòlids que, quan s'utilitzen a la superfície, creen una estructura de cristalls líquids. Val la pena assenyalar que el fluoroplast té un coeficient de fricció molt baix, però la mala dissipació de calor i la fluïdesa sota càrrega es consideren un desavantatge, de manera que s'utilitza juntament amb altres materials.
Conclusió
Els materials antifricció són adequats per a la fabricació de revestiments i coixinets, que es poden substituir fàcilment quan es desgasten. La matèria primera del producte ha de tenir un coeficient de fricció més alt, és a dir, quan les peces entren en contacte, la part del mecanisme difícil de substituir no es fa malbé. Això només passa quan el material de la peça valuosa està dotat d'excel·lents propietats antifricció sobre l'anàleg.
